16. Способы улучшения коммутации

Согласно классической теории коммутации самая благоприятная коммутация – прямолинейная, а на практике стремятся обеспечить слегка ускоренную коммутацию. Для улучшения коммутации, очевидно, необходимо воздействовать на добавочный ток коммутации

. (1.131)

На добавочный ток коммутации можно воздействовать двумя способами.

1. Уменьшить , искажающий прямолинейную коммутацию, можно увеличением сопротивления щеточного контакта. Для этого в ЭМ с частыми перегрузками выбирают твердые графитовые щетки.

Недостаток этого способа в том, что из-за этого увеличиваются электрические потери щеточного контакта, механические потери на трение.

Снижается к.п.д. машины, увеличивается плотность тока у сбегающего края щетки. Не выполняются необходимые механические и электромагнитные условия коммутации.

2. Уменьшение возможно счет уменьшения реактивной ЭДС до (В) и за счет выполнения электромагнитных условий коммутации.

Поскольку по формуле Пихельмайера, которая используется в расчетной практике, реактивная э.д.с. равна

, (1.132)

То реактивную э.д.с. можно уменьшить за счет:

1. Уменьшения числа витков ();

2. Уменьшения линейной нагрузки от ;

3. Уменьшением величины .

При этом уменьшение нецелесообразно с точки зрения использования материалов. Величины=иопределяются номинальной мощностью машины. Поэтому ограничениезависит от возможностей уменьшенияи. В машинах мощностью более 50 кВт всегда.

Уменьшение этих величин позволяет снизить В.

Радикальным способом уменьшения реактивной э.д.с. является создание в зоне коммутации внешнего магнитного поля В_к, которое наводило бы в коммутационной секции ЭДС коммутирующую э.д.с. , такую, которая бы компенсировала реактивную э.д.с:.

Для этого необходимо создать внешнее магнитное поле. Внешнее магнитное поле в зоне коммутации можно создать двумя способами.

1. Сдвигом щёток с геометрической нейтрали;

2. Применением добавочных полюсов.

Рассмотрим оба способа:

а) Сдвиг щёток с геометрической нейтрали применяется в маломощных ЭМПТ при .

Коммутирующее и поле создается путем сдвига щеток с геометрической нейтрали.

Сущность способа: при сдвиге щеток с геометрической нейтрали в зоне коммутации начинает действовать поле главных полюсов. При этом поле главных полюсов должно быть направлено против поля реакции якоря.

Поэтому в генераторе щетки необходимо повернуть в сторону вращения, а в двигателе против вращения.

Недостатки способа заключаются в ограниченности его применения.

1. Если поток главных полюсов изменяется пропорционально току якоря (машины с последовательным возбуждением), то при фиксированном определенном положении щеток можно добиться хороших условий коммутации в широком диапазоне изменения нагрузок.

2. Если , то наилучшие условия коммутации можно достичь только при определенной нагрузке.

Самый эффективный способ улучшения коммутации – применение добавочных полюсов (рис. 1.44).

(если ).

Рис. 1.44. Расположение и полярность

Добавочных полюсов

Требования к добавочным полюсам

1. Добавочные полюса устанавливаются между главными полюсами и крепятся болтами к ярму индуктора (рис. 1.44.)

2. Воздушный зазор дополнительных полюсов вдвое больше воздушного зазора главных полюсов .

3. Н.с. добавочных полюсов должна быть направлена против н.с. реакции якорядля того, чтобы:

а) скомпенсировать;

б) создать коммутирующее поле для компенсации реактивной э.д.с.

При отсутствии компенсационной обмотки

(1.133)

При наличии компенсационной обмотки

(1.134)

В последнем случае величина уменьшается, так как основная доля реакции якоря компенсируется компенсационной обмоткой.

Основные и дополнительные полюса должны располагаться по правилу:

за главным полюсом данной полярности по направлению вращения якоря в режиме генератора должен следовать добавочный полюс противоположной полярности, а в режиме двигателя – добавочный полюс той же полярности.

Рассмотрим ЭМПТ в пределах двухполюсного деления.

Особенности расчета дополнительного полюса.

. (1.135)

. (1.136)

в два и более раз, поэтому МДС добавочных полюсов должна быть большой.

Величины поперечной реакции якоря, реактивной э.д.с. пропорциональны току якоря.

Для этого необходимо выполнить следующие условия.

1. Обмотки добавочных полюсов соединяют последовательно якорем.

2. Пропорциональность может быть соблюдена только в дополнительных полюсах с ненасыщенной магнитной системой с индукцией при номинальной нагрузке не более 0,8 … 1,0 Тл.

3. На отдельных участках ярма индуктора магнитные поля главных и добавочных полюсов складываются, то во избежание насыщения индукция главного поля в ярме должна быть не более 1,3 Тл.

В результате этого магнитная индукция добавочных полюсов В_д:

– должна компенсировать ;

– должна создать ;

– должно выполняться автоматически при любой нагрузке.

Полезный магнитный поток, который тратится на компенсацию реактивной ЭДС, является маленьким.

Н.с. дополнительных полюсов приходится брать большой, так как 75…85% этой н.с. расходуется на компенсацию

По этой причине коэффициент рассеяния добавочных полюсов при отсутствии компенсационной обмотки ипри её наличии.

Для обеспечения малого полезного поля при больших МДС:

1. Увеличивают воздушный зазор путем создания второго немагнитного зазора между ярмом и сердечником добавочного полюса с помощью немагнитных прокладок;

2. Для уменьшения рассеяния обмотку добавочных магнитных полюсов располагают ближе к якорю;

3. ВыбираютТл.